CN2422496Y - 磁控先导式自来水龙头 - Google Patents

Abstract

一种“磁控先导式自来水龙头”将先导阀塞设计成支点在塑料圆盘上的杠杆结构,杠杆一端固定有永磁钢头与阀体外的永磁钢圆片及环形片磁力作用启闭阀门,永磁钢片随流量调节阀芯转动,使流量调节与阀门启闭用一个手柄操作,并在最小流量时关闭阀门,避免冲击和噪音,由于永磁钢片与永磁钢头强磁场力及杠杆比的放大作用,在大于0.5MPa水压下能可靠地开启阀门,将先导阀的技术引进到自来水龙头的产品上来,是防漏可靠,成本低、不生锈,高寿命、操作方便的新型自来水龙头。

Description

磁控先导式自来水龙头

本实用新型涉及一种自来水龙头，具体地说是涉及一种用永磁钢控制阀门启闭可调节流量的水龙头。

一项公知的专利“磁控水阀”CN224873，是引用自动洗衣机进水电磁阀的结构及原理设计，其指导思想是用永磁钢替代原来带导磁内套的开口螺管式交流电磁铁，保留作为衔铁的先导阀塞——一端固定有橡胶堵头的活动铁心，一端有复位弹簧的结构，并将原结构在上部的先导阀与下部的主阀颠倒过来，永磁钢安装在先导阀壳体外下部的拨手内，转动拨手使永磁钢从活动铁心(先导阀塞)正下方接近，吸动活动铁心压缩弹簧打开流通孔开启阀门，当永磁钢随拨手转离先导阀塞时，在弹簧的回复力作用下，先导阀塞上抬堵住流通孔使阀门关闭，在进水口处设有调节流量的节流螺栓。

“磁控水阀”的结构及功能存在以下问题：

(1)用永磁钢对原作为电磁铁衔铁的先导阀塞(活动铁心)的吸力在正常或较高水压情况下，磁场的吸力是不够的，可以说吸动不了先导阀塞，开启不了阀门。要吸动先导阀塞打开主阀塞上的流通孔需克服：a．弹簧的弹力；b．作用在橡胶堵头上下因流通孔而产生的压力差；c．阀塞被吸动时水的阻力。最为严重的是永磁钢隔着先导阀外壳，加上弹簧的高度与活动铁芯上端面的距离加大，使磁场强度大幅度衰减，因此原来作为电磁铁衔铁的先导阀塞光是去掉带导磁内套的开口螺管式交流电磁铁的固定部分而代之以永磁钢不改变相应的结构是无法达到启闭阀门功能目的的。

(2)“磁控水阀”流量调节与阀门启闭是二个独立的操作程序，应用于自来水龙头就显得不便，没有普通水龙头用一个手柄操作来得简单，而且先导式水阀关闭阀门的时间很短，在流量较大时会产生水力冲击现象产生冲击噪音与冲击力，使管道寿命缩短。

(3)“磁控水阀”将调节流量的节流螺栓设在进水口，在阀门关闭期间承受较高的静水压力，随着频繁的流量调节，节流螺栓与进水口的密封部位因磨损而增大间隙，导致在节流螺栓部位漏水，而先导式水阀的优点正是克服了传统的阀门关闭方法，使阀门在上、下水压差的作用下将出水口与进水口隔断，避免了相对滑动，提高密封件寿命，确保不漏水，在进水口设置节流螺栓则失去了使用先导式水阀的原意。

本实用新型的目的是为提供可替代自来水龙头的一种“磁控先导式自来水龙头”，它与现有技术相比，能确保在正常或较高水压情况下，阀门的启闭功能，而在操作上与普通水龙头相同，扳动手柄既可控制阀门的启闭又同时调节流量，并从程序上保证流量最小时关闭阀门消除水击现象，而流量调节阀则设计在阀的出水口管道上，使阀门关闭时流量调节阀没有水，在阀门开启时流量调节阀上的水压大大低于静水压，不漏水、寿命高的新型水龙头。

本实用新型的目的是按下述技术方案实现的：

所述的“磁控先导式自来水龙头”上部为先导阀，下部为主阀，先导阀体与主阀体固定连接，主阀体内腔有水平方向进水口和垂直方向出水口，主阀塞固定在先导阀体与主阀体之间，其上与先导阀体内腔形成上腔，其下与主阀体内腔形成下腔；主阀塞是塑料圆盘和橡胶膜垫嵌合的组合件，塑料圆盘的圆心有流通孔，正对垂直出水口上端的中心，在离圆心一定距离正对下腔处开有平衡孔。所不同的是本实用新型将原作为先导阀塞的下部固定有橡胶堵头的活动铁心及上部有复位弹簧的结构，设计成杠杆结构并与塑料圆盘组合，其具体结构是在塑料圆盘的盘面与内圆柱面过渡处设计有“凹”形支座，在凹槽两侧壁有圆孔贯通，两侧壁平面的对称中心通过盘面圆心，将塑料或导磁不锈钢制成的杠杆有圆孔的一端装在支座的凹槽内，用不锈钢细轴连接成转动配合，作为支点，杠杆及支座的组合尺寸在盘面直径范围内，在杠杆与流通孔面对的位置固定有橡胶堵头，另一端上部固定有永磁钢圆柱头(以下简称永磁钢头)，其直径为4-5毫米，高度为3-4毫米，永磁钢头中心到支点的距离为橡胶堵头中心到支点距离的两倍，即杠杆比为2∶1。先导阀体内腔由上、下两个不同直径的内圆柱面组成，上部的直径比塑料圆盘的盘面直径大1-2毫米，下部的直径比塑料圆盘法兰边的外径大1-2毫米，在两内圆柱面连接处形成台阶面，内腔顶部为内圆柱面的端平面与阀体外顶部的平面均为水平面。在先导阀体外顶部水平面上部，有与永磁钢头面对磁极性相同的永磁钢圆片，其直径为4-6毫米，及与永磁钢头极性相反的永磁钢环片，永磁钢环片的形状为在一定中心角的圆弧线段为中心弧线，以圆弧线段的二端点为圆心画圆，以中心圆弧线段的圆心作两圆的外切圆与内切圆形成的封闭环形，两端圆直径为6-8毫米。两永磁钢片接触排列，其厚度均为1.5-2.5毫米，塑封在扇形板的平面内，永磁钢片平面紧贴着先导阀体外顶部水平面，为使磁场强度有足够大的作用力，在阀门关闭时，永磁钢头的上端面与永磁钢片面对的平面之间距离≤10毫米。扇形板固定在垂直位置的流量调节阀芯上(以下简称阀芯)，阀芯的轴线是扇形板的回转轴线，永磁钢圆片的圆心及永磁钢环片的中心圆弧线均在同一回转半径的圆上，其半径等于永磁钢头中心到阀芯轴线的垂直距离，阀芯安装在主阀体的出水口通道上，为便于说明把从主阀塞下部出水口到阀芯之间的部分称为中间出水口，中间出水口成直角形，其垂直部分通主阀塞下部，其水平部分与阀芯垂直相交，阀芯在高于中间出水口水平通道高度以下制成圆管状，在阀芯面对水平通道一侧的管壁开有侧孔，其侧孔圆心在水平部分通道的中心线上。转动阀芯可改变流通面积调节流量，使水从阀芯内部圆管导入主阀体的出水口，在阀芯侧孔上下部位，用“O”型密封圈与主阀体密封，阀芯的台阶面与主阀体平面接触，在台阶面上部有压盖与主阀体固定连接，使阀芯轴向定位，扇形板在压盖上部并与之平面配合，在配合面、扇形板平面上设计有凸块，在压盖平面设计有环形凹槽，凸块在凹槽内，手柄在扇形板上面与阀芯固定连接，以下对零部件的相对位置关系及作用原理详细说明本实用新型的目的是如何实现的：从阀芯顶部垂直向下看，当手柄逆时针方向转动阀芯，使阀芯在流通面积关闭的位置，扇形板上的永磁钢圆片的圆心与永磁钢头的圆心在同一条垂直线上，永磁钢圆片与永磁钢头因面对的磁极性相同产生磁场斥力，永磁钢头受到向下的推力，使杠杆绕支点向下转动，使橡胶堵头堵住流通孔，下腔的水径平衡孔进入上腔，当灌满上腔时水停止流动，上腔与下腔水压相等，由于设计时主阀塞在上腔的承压面积大于下腔，压力差使主阀塞受到向下的压力，紧压在中间出水口垂直水口上端面，阀门关闭。与此同时，扇形板凸块的一侧面被压盖环形凹槽一端的侧壁所挡，手柄在阀门关闭的极限位置。当手柄顺时针方向转动阀芯，扇形板的永磁钢环片的一端转至永磁钢头正上方，替代原永磁钢圆片的位置，因永磁钢环片与永磁钢头极性相反，磁场的吸力使永磁钢头受到向上的作用力，使杠杆绕支点向上转动。橡胶堵头打开流通孔，上腔的水经流通孔从中间出水口流出，下腔的水从平衡孔流入上腔，因平衡孔直径很小(0.6-1毫米)，进入上腔的水有较大的压力损失，下腔的水作用在主阀塞的压力大于上腔，将主阀塞向上抬起，直到塑料圆盘的法兰边碰到先导阀体内腔的台阶面，阀门开启，其高度为2.5-3.5毫米，而在此高度应保证橡胶堵头高于流通孔1.5-2毫米。水从进水口经中间出水口和阀芯流通面积及内部管道从主阀体的出水口排出，因阀芯转过的角度很小，流通面积很小，手柄在最小流量位置，同时，扇形板凸块的一侧面与压盖环形凹槽一端的侧壁分离也转过相同的角度。当手柄顺时针方向继续扳转，永磁钢环片随之转动，但始终在永磁钢头正上方，阀门保持开启位置，由于阀芯流通面积不断增大，流量不断增加，当阀芯侧孔转至与中间出水口水平管道重合时流通面积达到最大值，此时永磁钢环片另一端转到永磁钢头正上方，同时扇形板凸块的另一侧面被压盖环形凹槽另一端的侧壁所挡，手柄转至最大流量极限位置，从阀门打开的最小流量到最大流量，阀芯、永磁钢环片及扇形板凸块所转过的中心角相等。手柄可固定在便于操作的方位。以上零部件的相对位置关系及原理，实现了由一个手柄来操作阀门的启闭并调节流量，且阀门关闭前必须先转到最小流量，从而避免了冲击和噪音，由于采用杠杆结构使橡胶堵头打开流通孔的作用力等于磁场吸力与杠杆比的乘积，更由于采用永磁钢头，使永磁钢片与其建立的磁场强度成倍增加，磁场吸力成倍增加，使在自来水压大于0.5MPa时也能可靠地打开阀门，从而实现了本实用新型的目的。本实用新型的零部件中除永磁钢片、自攻螺钉及不锈钢细轴，导磁不锈钢杠杆外，均为塑料件，不生锈、成本低，适宜普及推广。

本实用新型将通过优选的实施例结合附图加以说明，其中：

图1是本实用新型主视图D-D剖视图

图2是本实用新型俯视图C-C阶梯剖视图

图3、图4、图5的(a)是A-A局部剖面图，(b)是B-B局部剖面图。

参照附图将详细叙述本实用新型的具体实施方案。

在图1中，“磁控先导式自来水龙头”上部为先导阀，下部为主阀，先导阀体13与主阀体2用自攻螺钉22固定连接，主阀体2内腔有水平方向进水口25和中间出水口26及垂直出水口1，先导阀体13内腔由两个不同直径的内圆柱面组成，上部直径比塑料圆盘21的盘面直径大1-2毫米，下部直径比塑料圆盘21的法兰边外径大1-2毫米，在两内圆柱面连接处形成台阶面20，内腔顶部为圆柱面端平面与外顶部的平面平行均为水平面，主阀塞(21、23)固定在先导阀体13与主阀体2之间，其上与先导阀体13内腔形成上腔14，其下与主阀体2内腔形式下腔24，主阀塞(21、23)是塑料圆盘21和橡胶膜垫23嵌合的组合件。塑料圆盘21的圆心有流通孔16，正对中间出水口26垂直水口上端中心，在离圆心一定距离正对下腔24处开有平衡孔10。参看图1、图2，在塑料圆盘21的盘面与内圆柱面过渡处设计有“凹”形支座19，在凹槽两侧壁有圆孔贯通，两侧壁平面的对称中心，通过盘面圆心，将塑料制成的杠杆17有圆孔的一端装在支座19的凹槽内，用不锈钢细轴18连接成转动配合，作为支点，杠杆17及支座19的组合尺寸均在盘面直径范围内，在杠杆17与流通孔16面对的位置固定有橡胶堵头15，另一端上部固定有永磁钢圆柱头11(以下简称永磁钢头)，在本实施例中永磁钢头11中心与支点之距为流通孔中心到支点距离的二倍，即杠杆比为2∶1。在先导阀体13外顶部水平面上部有与永磁钢头11面对磁极性相同的永磁钢圆片12及与之极性相反的永磁钢环片27，两永磁钢片紧挨着排列，塑封在扇形板7的平面内，其平面紧贴着先导阀体13外顶部水平面，扇形板7固定在垂直位置的流量调节阀芯3上(以下简称阀芯)其上有手柄8与阀芯3固定，手柄8轴向位置用自攻螺钉9固定，扇形板7及手柄8与阀芯3的连接采用在阀芯3上安装配合部分用平行于中心轴线的平面切去部分圆柱体，而将相应于被切去圆柱体部分加到扇形板7及手柄8的圆柱孔的配合面上以传递扭矩，阀芯3的轴线即扇形板7及手柄的回转轴线，永磁钢圆片12的圆心及永磁钢环片27的环中心圆弧线均在同一回转半径的圆上，其半径等于永磁钢头11圆心到阀芯3中心轴线的垂直距离，阀芯3设计在主阀体2的中间出水口26的水平通道处，并与之垂直相交，阀芯3在高于中间出水口26水平通道高度以下制成管状，在阀芯3面对水平通道的一侧的管壁开有侧孔，侧孔的圆心在水平通道的中心线上。转动阀芯3，可改变流通面积调节流量，使水从阀芯内部圆管导入主阀体2的出水口1，在阀芯3侧孔上下部用“O”型密封圈4与主阀体2密封，阀芯3台阶面与主阀体2平面接触，在台阶面上部有压盖6与主阀体2用自攻螺钉5固定连接，使阀芯3轴向定位。图1、图3中，扇形板7在压盖6上部并与之平面配合，在配合面，扇形板7平面上设计有凸块，在压盖6平面设计有环形凹槽，凸块在凹槽内。

以下对上述零部件相对位置配置关系及作用原理作详细说明：在图1、图2中，手柄8反时针方向转动阀芯3在流通面积关闭位置，参见图3(b)，这时扇形板7的永磁钢圆片12的圆心与永磁钢头11中心在同一条垂直线上，由于磁场的斥力，永磁钢头11受到向下的推力，使杠杆17绕支点向下转动，橡胶堵头15堵住流通孔16，下腔24的水经平衡孔10进入上腔14，当灌满上腔14时，水停止流动，上腔14与下腔24水压相等，由于设计时主阀塞(21、23)在上腔14的承压面积大于下腔24，压力差使主阀塞(21、23)受到向下的压力，紧压在中间出水口26垂直水口上端面，阀门关闭；在此同时，扇形板7的凸块的一侧面被压盖6环形凹槽一端的侧壁所挡，参见图3(a)，手柄8转到阀门关闭的极限位置。将手柄8顺时针转动α₁角度时，永磁钢环片27的一端转至永磁钢头11的正上方，替代原永磁钢圆片12的位置，磁场的吸力使永磁钢头11受到向上的作用力，使杠杆17绕支点向上转动，橡胶堵头15打开流通孔16，上腔14的水经流通孔16从中间出水口26流出，下腔24的水从平衡孔10流入上腔14，因平衡孔10的直径(0.6-1毫米)很小，进入上腔14的水有较大的压力损失，下腔24的水作用在主阀塞(21、24)的压力大于上腔14，将主阀塞(21、23)向上抬起，直到塑料圆盘21的法兰边碰到先导阀体13内腔的台阶面20，为主阀塞开启的最大高度，这时阀芯3开启的流通面积最小为最小流量，参见图4(b)，扇形板7的凸块在压盖(6)的环形凹槽中也转过α₁角，参见图4(a)，当继续顺时针方向转动手柄(8)，永磁钢环片27随之转动，但始终在永磁钢头11的正上方，阀门保持开启位置，由于阀芯3的流通面积增大，流量不断增加，当手柄8从α₁转到(α₁+α₂)角度时，阀芯3转至与中间出水口26水平管道重合，流通面积达到最大值，流量最大，参见图5(b)，永磁钢环片27也转过α₂角度，到达中心圆弧线段的另一端点，在永磁钢头(11)的正上方，同时扇形板7的凸块另一侧面被压盖6的环形凹槽另一端的侧壁所挡，手柄转至最大流量极限位置，参见图5(a)。手柄(8)可装在便于操作的方位。

Claims (4)

1、一种磁控先导式自来水龙头，上部为先导阀，下部为主阀，先导阀体[13]与主阀体[2]用自攻螺钉[22]固定连接，主阀体[2]内腔有水平方向进水口[25]、主阀塞[21、23]固定在先导阀体[13]与主阀体[2]之间，其上与先导阀体[13]内腔形成上腔[14]，其下与主阀体[2]内腔形成下腔[24]、主阀塞[21、23]是塑料圆盘[21]和橡胶膜垫[23]嵌合的组合件，塑料圆盘[21]的圆心有流通孔[16]，在离圆心一定距离正对下腔[24]处开有平衡孔[10]，其特征是先导阀塞设计成杠杆结构[11、15、17]并与塑料圆盘[21]组合，其具体结构是在塑料圆盘[21]的盘面与内圆柱面过渡处设计有“凹”形支座[19]，在凹槽两侧壁有圆孔贯通，两侧壁平面的对称中心通过盘面圆心，将塑料(或导磁不锈钢)制成的杠杆[17]有圆孔的一端装在支座[19]的凹槽内，用不锈钢细轴[18]连接成转动配合，作为支点，杠杆[17]及支座[19]的组合尺寸在盘面直径范围内，在杠杆[17]与流通孔[16]面对位置固定有橡胶堵头[15]，另一端上部固定有永磁钢圆柱头[11](以下简称永磁钢头)、先导阀体[13]内腔由上下两个不同直径的内圆柱面组成，上部的直径比塑料圆盘[21]的盘面直径大1-2毫米，下部的直径比塑料圆盘[21]法兰边的外径大1-2毫米，在两内圆柱面连接处形成台阶面[20]，内腔顶部为内圆柱面的端平面与阀体外顶部的平面均为水平面，在先导阀体[13]外顶部水平面上部有与永磁钢头[11]面对磁极性相同的永磁钢圆片[12]及与永磁钢头[11]极性相反的永磁钢环片[27]，永磁钢环片[27]的形状为在一定中心角的圆弧线段为中心弧线，以圆弧线段的二端点为圆心画圆，以中心圆弧线段的圆心作两圆的外切圆与内切圆弧形成的封闭环形，两片接触排列，塑封在扇形板[7]的平面内，永磁片[12、27]平面紧贴先导阀体[13]外顶部水平面上，扇形板[7]固定在垂直位置的流量调节阀芯3上(以下简称阀芯)，阀芯[3]的轴线是扇形板[7]的回转轴线，永磁钢圆片[12]的圆心及永磁钢环片[27]的中心圆弧线均在同一回转半径的圆上，其半径等于永磁钢头[11]的中心到阀芯[3]轴线的垂直距离，阀芯[3]安装在主阀体[2]的出水口通道上，为便于说明，把从主阀塞[21、23]下部出水口到阀芯之间部分称为中间出水口[26]、中间出水口[26]成直角形，其垂直部分通主阀塞[21、23]下部，其水平部分与阀芯[3]垂直相交，阀芯[3]在高于中间出水口[26]水平通道高度以下制成圆管状，在阀芯[3]面对水平通道一侧的管壁开有侧孔，其侧孔的圆心在水平部分管道的中心线上，在侧孔上、下部位，用“O”型密封圈[4]与主阀体[2]密封、阀芯[3]的台阶面与主阀体[2]平面接触，在台阶面上部有压盖[6]与主阀体[2]用自攻螺钉[5]固定连接，使阀芯[3]轴向定位，扇形板[7]在压盖[6]上部并与之平面配合，在配合面扇形板[7]平面上设计有凸块，在压盖[6]平面设计有环形凹槽，凸块在凹槽内，手柄[8]与阀芯[3]固定连接，以上结构中的零部件相对位置关系如下：

从阀芯[3]顶部垂直向下看，将手柄[8]逆时针方向转至扇形板[7]凸块的一侧面被压盖[6]环形凹槽一端的侧壁所挡的位置，永磁钢圆片[12]的圆心与永磁钢头[11]的圆心在同一条垂直线上，阀门关闭，阀芯[3]在流通面积关闭的位置，手柄[8]顺时针方向转动α₁角度时，永磁钢环片[27]的一端转至永磁钢头[11]正上方，替代原永磁钢圆片[12]的位置，阀门开启，阀芯[3]在流通面积很小的位置，手柄[8]继续顺时针方向转动，永磁钢环片[27]随之转动，但始终在永磁钢头[11]的正上方，阀门保持开启位置，阀芯[3]的流通面积不断增大，手柄从α₁转到(α₁+α₂)角度位置，扇形板[7]的凸块的另一侧面被压盖[6]环形凹槽另一端的侧壁所挡，永磁钢环片[27]另一端转到永磁钢头[11]的正上方，阀芯[3]的侧孔与中间出水口[26]水平管道重合，流通面积达到最大值，手柄[8]在最大流量极限位置，手柄固定在便于操作的方位。

2、根据权利要求1所述的“磁控先导式自来水龙头”，其特征是主阀塞[21、23]开启的最大高度为2.5-3.5毫米，在此高度橡胶堵头[15]对流通孔[16]的开启度为1.5-2毫米，在阀门关闭时，永磁钢头[11]的上端面与永磁钢片[12、27]面对的平面之间距离≤10毫米，杠杆比为2∶1。

3、根据权利要求1所述的“磁控先导式自来水龙头”，其特征是杠杆的材料选用导磁不锈钢或塑料。

4、根据权利要求1或2所述的“磁控先导式自来水龙头”，其特征是永磁钢头[11]的直径为4-5毫米，高度为3-4毫米，永磁钢圆片[12]的直径为4-6毫米，永磁钢环片[27]的宽度为6-8毫米，其厚度为1.5-2.5毫米。

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